壓力傳感器的設(shè)計(jì)課件

1、 壓力傳感器 策劃人：耿文飛目錄產(chǎn)品背景和發(fā)展前景產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容產(chǎn)品系統(tǒng)的基本組成產(chǎn)品背景和發(fā)展前景 壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。壓力傳感器的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，設(shè)計(jì)起來相對簡單，而且操作方便、價(jià)格便宜，適宜大規(guī)模使用，因此，本產(chǎn)品擁有廣闊的發(fā)展前景。產(chǎn)品背景和發(fā)展前景1.壓力傳感器的發(fā)展 硅單 晶 材 料優(yōu)良的壓阻效應(yīng)與完美的微加工技術(shù)相結(jié)合，被廣泛用于制備壓力傳感器。這種薄膜壓力傳感器的發(fā)展過程可以分為四個階段。 (l) 發(fā)明 階 段(149

2、71906):這個階段主要是以1497年雙極性晶體管的發(fā)明為標(biāo)志。此后，半導(dǎo)體及設(shè)備的特性得到了廣泛應(yīng)用。史密斯(CS.Smith)于1945年發(fā)現(xiàn)了硅和鍺的壓阻效應(yīng)，即當(dāng)有機(jī)械力作用于半導(dǎo)體材料時(shí)，其電阻發(fā)生變化。依據(jù)此原理制成的第一個壓力傳感器是把應(yīng)變!創(chuàng)沮片粘在金屬簿上，將力信號轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行測量。此階段最小尺寸大約為Icm。 (2) 荃礎(chǔ) 技 術(shù)發(fā)展階段(1906一197)0:為提高傳感器的性能，應(yīng)變片被直接擴(kuò)散在硅杯的底面簿膜上。用硅杯代替金屬膜，實(shí)現(xiàn)了金屬一硅共晶體。這個階段也是“商業(yè)和市場發(fā)展的階段”，即把技術(shù)研究變?yōu)閷?shí)際應(yīng)用。此階段最小加工線度為0.scm。產(chǎn)品背景和發(fā)展前景

3、 (3 )批 量加 工階段(1907一198)0:采用選擇性的各項(xiàng)異性的化學(xué)腐蝕加工的工藝提高膜片的性能。由于腐蝕可以在整個表面進(jìn)行，因此，數(shù)百個傳感器膜片可以一批加工完成。這一階段類似于集成電路的制作。山于表面光刻技術(shù)的發(fā)展，加工尺寸十分精確，加之離子注入工藝的應(yīng)用使工藝水平進(jìn)一步提高。此階段最小加工尺寸為0,2cm。 (4) 微 機(jī)械 加工階段(1908今):微機(jī)械加工工藝適應(yīng)于結(jié)構(gòu)型傳感器，或線度在微米級(10一6協(xié)m)范圍的其他結(jié)構(gòu)。利用這一技術(shù)可以加工、蝕刻微米級的溝、條、膜，標(biāo)志著傳感器已進(jìn)入了微米階段。此階段標(biāo)志傳感器的最小尺寸為0.02cm。2. 壓力傳感器的研究現(xiàn)狀 目前 ，

4、 壓 力傳感器技術(shù)的研究方向: 1) 開發(fā) 耐 高溫的壓力傳感器:主要是以新型半導(dǎo)體材料(IS)C為膜片的壓阻式力傳感器為代表。zierm an，Rene和vonBerg，Jochen等人先于1997年報(bào) 導(dǎo)了使用單晶n型psiC材料制成的壓力傳感器，這種壓力傳感器工作溫度可 達(dá)573K，耐輻射，且有較高的靈敏度;okojie，Oberts和Ned， AlexanderA等人 壓強(qiáng)單位面積上垂直方向的壓力(f)大小FA(單位面積)P =F (合力)單位 : N/m2 = paA壓力的種類標(biāo)準(zhǔn)壓力現(xiàn)以大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)，以壓力 0為基準(zhǔn)，大于0為 (正壓)；小于0為 (負(fù)壓).延 伸 壓以大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)

5、，增加或減少的壓力絕對壓力以完全真空為標(biāo)準(zhǔn)，在完全真空下，在壓力為 0時(shí)的壓力.差 壓兩壓力之間的差壓而言控制輸出主回路過電流保護(hù)回路負(fù)荷+V(褐色)模擬電壓輸出(橙色)OUT1(黑色)OUT2 (白色)0V (青色)12 - 24VDC+-1K 過電流保護(hù)回路負(fù)荷 模擬電壓輸出內(nèi)部無保護(hù)回路. 不要超過額定電源電壓. 使用模擬電壓輸出時(shí)，請注意與之相連儀器的阻抗；另外，要考慮配線電阻產(chǎn)生電壓的影響。 NPN open collector 輸出型 最大流入電流:100mA以下 允許電壓 : 30VDC 以下, 殘留電壓 : 1V以下主回路過電流保護(hù)回路+V(褐色)模擬電壓輸出(橙色)OUT1(黑色)OUT2 (白色)0V (青色)12 - 24VDC+-過電流保護(hù)回路負(fù)荷負(fù)荷1K PNP open colletor 輸出型控制輸出 模擬電壓輸出內(nèi)部無短路保護(hù)回路，不要直接連接超出電源電壓。 使用模擬電壓輸出時(shí)，請注意配線電阻產(chǎn)生電阻的影響. 最大流入電流:100mA以下 允許電壓 : 2V 以下面板標(biāo)的設(shè)定設(shè)定scalering 值峰值保持M 按鍵 3秒以